Моторика товстого кишечника

 

Рух хімусу в товстому кишечнику відносно повільний: якщо їжа проходить ШКТ за 2-3 доби, то в товстій кишки знаходиться хімус 1, 5- 2 доби.

Рухи товстого кишечника:

1. перистальтичні рухи, хвилі повільно йдуть по кишечнику і не мають великого значення в проштовхуванні вмісту.

2. мас – скорочення, це сильні перистальтичні рухи, відбуваються 3 – 4 рази в добу вони сприяють проштовхуванню хімуса по значній частині кишечника. Ці рухи пов’язані із шлунково – ободовим рефлексом і виникають після прийому їжі.

3. Антиперестальтичні рухи.

 

Посилюють рухову активність кишечника:

хімічні і механічні подразники, клітковина, непереварена їжа.

Функції товстої кишки

В товстій кишці хімус затримується 1, 5 – 2 доби і за цей час відбувається:

1. Мікробна флора розщеплює клітковину, 50% її перетравлюється ферментами і всмоктується.

2. Відбуваються процеси гниття білків, бродіння вуглеводів.

3.Всмоктується вода, мінеральні солі переважно в дистальних відділах, залишки згущуються і утворюється кал.

Склад калу:

За добу утворюється 100 – 200 г кала, який складається:

- 75 – 80% води;

- клітковини, непереварених речовин;

- 10 – 15 % неорганічних речовин, мінеральних солей, слизу, злущеного епітелію,

колір зумовлений пігментом стеркобіліном, який утворюється з жовчних пігментів.

Запах зумовлений – наявністю сірководню, органічних кислот, індола, скатола.

Кал містить велику кількість бактерій 30 – 50%, за добу виділяється 480 млрд бактерій.

При порушенні травлення і засвоєння поживних речовин порушується кількість непереварених білків, жирів, вуглеводів в калі.

Вивчення складу калу має велике значення при діагностиці кишкових інфекцій, виразкових і запальних процесів, порушення функцій печінки, підшлункової залози, інвазій кишковими паразитами.

Акт дефекації – це безумовний рефлекс, центр його знаходиться в спинному мозку, функції його регулюються вище розташованими відділами ЦНС.

Виникає акт дефекацій внаслідок розтягування прямої кишки каловими масами, коли тиск підвищується до 40 – 50 мм вод. ст і відбувається подразнення механорецепторів прямої кишки.

Рефлекторна дуга:

1. подразнення рецепторів прямої кишки;

2. імпульси по соромітному та тазовим нервам йдуть до центру дефекації, (спинний мозок, попереково - крижовий відділ);

3. еферентні імпульси поступають до сфінктерів їх два: внутрішній і зовнішній.

Сфінктери прямої кишки знаходяться в стані тонічного скорочення. Внутрішній інервується вегетативною нервовою системою, а зовнішній – соматичною нервовою системою, тазовими нервами, довільний.

Довільний контроль над центром дефекації з боку головного мозку встановлюється у дитини до 2 – х років.

Всмоктування в травному каналі. Механізми всмоктування йонів натрію, води, вуглеводів, білків, жирів.

Всмоктування – це процес транспорту речовин із порожнини травного каналу у внутрішні середовища організму (кров та лімфу). Більшість речовин всмоктується в кров (продукти гідролізу білків, вуглеводів та вода), в лімфу всмоктуються продукти гідролізу ліпідів. Найінтенсивніше процеси всмоктування проходять в верхніх відділах тонкого кишківника.

Всмоктування в шлунку. Об’єм всмоктування на даному відрізку травного каналу дуже малий. Тут всмоктуються моносахариди, деякі солі, вода та алкоголь.

Всмоктування в тонкому кишківнику. Здатність до всмоктування практично однакова у всіх відділах тонкого кишківника. У здорової людини всмоктування поживних речовин, солей та води проходить в верхніх відділах тонкого кишківника, а нижні відділи являються резервом всмоктування. У дорослої людини при нормальному харчуванні за добу всмоктується приблизно 100 г білків у вигляді амінокислот, 100 г жирів у вигляді гліцерину та жирних кислот, 500 г вуглеводів у вигляді моносахаридів. При великих навантаженнях може всмоктуватись до 500 г білків, до 100 г жирів та до 4000-5000 г вуглеводів.

Загальні механізми всмоктування:

Переважають активні механізми транспорту (з затратами енергії проти градієнта концентрації). Так всмоктуються багато йонів, більшість амінокислот та моносахаридів.

Існує і пасивний транспорт. Так в епітеліоцити з кишківника надходять жирні кислоти. Вода всмоктується також пасивно за механізмом осмосу, або за допомогою ультрафільтрації.

Покращують всмоктування такі умови:

- pH=7, 4

- осмотичний тиск, що = 7, 6 Атм.

- гідростатичний тиск хімусу, що = 6 – 8 см.вод.ст.

Всмоктування проводять ворсинки, до складу яких входять кровоносні судини та лімфатичні капіляри. До складу ворсинок також входять гладкі м’язові клітини, які при всмоктуванні ритмічно скорочуються і цим викликають періодичне зменшення чи збільшення об’єму та площі поверхні ворсинок, що посилює всмоктування.

У процесі травлення посилюється кровопостачання слизової оболонки травного тракту. В спокої через слизову проходить близько 20 мл/хв. крові, а в процесі травлення кровоток збільшується до 500 – 600 мл/хв.

Інтенсивний кровообіг постачає ентероцити енергією для активних механізмів всмоктування, підтримує градієнт концентрацій речовин і води між ворсинками і кров’ю, що притікає.

Механізм всмоктування йонів Na⁺

На мембранах епітеліоцитів працюють Na-насоси, які активно (з затратою енергії АТФ) транспортують йони Na із епітеліоцитів в міжклітинну рідину, а потім він пасивно надходить в кров. За рахунок роботи натрієвих насосів в епітеліоцитах створюється низька концентрація Na і внаслідок цього він по градієнту концентрації пасивно входить в епітеліоцити з порожнини кишківника. За добу всмоктується 25 – 35г. Na в тонкому кишківнику і в товстому кишківнику.

Механізм всмоктування глюкози

Вуглеводи всмоктуються тільки у вигляді моносахаридів, в комплексі з йонами Na. Na- насос з затратами енергії АТФ створює градієнт концентрації йонів Na. На апікальній мембрани є білки-переносники, які мають 2 активних центри. Один для зв’язування йонів Na, другий – для зв’язування моноцукрів (наприклад, глюкози). Комплекс білок-переносник – йон Na – глюкоза, рухається до внутрішньої поверхні мембрани клітини, цей рух викликає градієнт концентрації йонів Na в клітині та в порожнині кишки (цей градієнт створюється за допомогою Na-го насосу про дію якого було згадано вище). На внутрішній поверхні мембран клітин комплекс розпадається і в цитоплазму надходять йони Na та глюкоза. Далі йони Na видаляються із клітини Na-насосом, а глюкоза переходить в кров пасивно за механізмом дифузії. Білок-переносник стає вільним і цикл повторюється знову.

Механізм всмоктування білків

 

Білки всмоктуються переважно у вигляді амінокислот (АК) за механізмом активного транспорту разом з йонами Na. Виділяють 5 білків-переносників для різних АК.

Механізм всмоктування жирів

Механізм всмоктування жирів має такі особливості:

1) жири всмоктуються переважно у вигляді жирних кислот та гліцерину;

2) жирні кислоти з довгими ланцюгами і гліцерин всмоктуються тільки в комплексі з жовчними кислотами;

3) оскільки жири погано розчиняються в воді, то вони транспортуються до епітеліоцитів в комплексі з жовчними кислотами.

4) в епітеліоцитах проходить ресинтез нейтральних жирів (три-гліцеридів), які характерні для даного організму з жирних кислот та гліцерину, що надійшли з їжею;

5) синтезований нейтральний жир в епітеліоцитах з’єднується з білками утворюються хіломікрони, які збільшують водорозчинність жиру;

6) хіломікрони транспортуються переважно в лімфу.

Механізм всмоктування води:

- осмос, який являє собою рух по градієнту осмотичного тиску, тобто разом з осмотично активними речовинами (йони солей Na⁺, K⁺, Cl^-, Ca²⁺).

-ультрафільтрації, тобто рух по градієнту гідростатичного тиску рідини між травним каналом та кров’ю.

За добу всмоктується близько 10 л води, переважно в тонкому кишківнику. Завершується всмоктування води в товстому кишківнику. За деяких умов всмоктування води може досягти 20 л за добу і більше.

 

 

ЛЕКЦІЯ №11

Обмін речовин і енергії. Терморегуляція

План

1. Обмін речовин між організмом і зовнішнім середовищем як основні умови життя;

2. Етапи енергетичного обміну;

3. Організм як відкрита термодинамічна система;

4. Методи визначення енерговитрат організму (пряма і непряма калометрія);

5. Основний обмін, загальний обмін;

6. Теплообмін і його регуляція:

а) хімічна терморегуляція;

б) фізична терморегуляція;

в) центр терморегуляції, види терморецепторів;

г) регуляція температури тіла при змінах температури довкілля.

7.Біологічне значення обміну речовин у людському організмі, основні етапи, біологічне значення обміну:

- білків;

- вуглеводів;

- жирів;

- води і солей

- вітамінів, значення для організму

 

8.Фізіологічні норми харчування, потреби білків, жирів, вуглеводів залено від функціонального стану організму.

 

Самостійне вивчення тем:

Вітаміни, їх роль вобміні речовин.

Виконайте завдання №27 збірника самостійної позааудиторної роботи.

Література:

Основна Л – 1 «Нормальна фізіологія» за ред. В.І.Філімонова, К. «Здоров’я»;

Федонюк Я.І. Анатомія та фізіологія з патологією», Тернопіль, 2001 р.

Фізіологія людини за ред. В.І. Філімонова, К. Медицина, 2011 р, с.8-19.

Додаткова:

Атлас з нормальної фізіології А.В. Коробков, С.А. Чеснокова, р

 

Обмін речовин між організмом і зовнішнім середовищем як основні умови життя

Живі істоти відрізняються від неживих складністю своїх структур і нестійкістю складових частин організму.Наприклад, органоїди деяких клітин існують декілька годин, за добу руйнується весь епітелій кишечника, 1/20 епітелію шкіри, період напіврозпаду тіла складає 8 діб.

Зрозуміло, що життя можливе тільки при постійному і повному відновленні всіх структур, що відбувається за рахунок органічних сполук навколишнього середовища, тобто між організмом і зовнішнім середовищем відбувається безперервний обмін речовин і енергії.

Типи обміну:

- обмін між організмом і навколишнім середовищем – це кругообіг речовин в природі;

- обмін речовин в середині організму – це метаболізм.

Складні органічні молекули мають значний запас потенціальної енергії, при розпаді їх до простих (СО₂ і Н₂О) виділяється вільна енергія, яка може використатись організмом для виконання різних видів роботи.

Але спершу ця енергія повинна перетворитись в інший вид клітинної енергії: АТФ, АДФ, КФ.Цей процес відбувається в мітохондріях.

Енергетичний обмін – це обмін, що забезпечує клітини енергією.

Пластичний обмін – це обмін, внаслідок якого утворюються нуклеїнові кислоти, білки, клітинні структури.

Етапи енергетичного обміну

 

 

 

І. В організм людини енергія надходить у вигляді енергії хімічних зв’язків поживних речовин (Б, Ж, В).

ІІ. Перетворення енергії в організмі людини полягає:

- вивільнення енергії поживних речовин відбувається при руйнуванні їх хімічних зв’язків. 50% енергії виділяється із організму перетворившись на тепло (це первинне тепло), а решта йде на синтез АТФ, АДФ, тощо;

- акумуляція енергії відбувається у вигляді енергії макроергічних зв’язків АТФ, КФ, ГТФ, ЦТФ.

- використовується енергія макроергічних зв’язків на такі процеси:

а) самовідновлення, ККД цих процесів приблизно 35%, решта енергії перетворюється на вторинне тепло і виділяється з організму;

б) роботу активного транспорту проти градієнтів концентрацій (робота K і Na насосу, кальцієвий насос СПР, всмоктування в кишківнику, реабсорбція і секреція в ниркових канальцях;

в) механічна робота гладеньких і скелетних мязів.

ІІІ. При відсутності виконання зовнішньої роботи, вся енергія, що утворюється в організмі перетворюється на тепло (первинне і вторинне) і виділяється із організму.

Організм як відкрита термодинамічна система.

Організм людини є відкритою термодинамічною системою, тобто він обмінюється з навколишнім середовищем речовинами, енергією та інформацією.

Як будь-яка термодинамічна система, організм людини підкоряється законам термодинаміки:

1-й закон: загальна енергія системи та навколишнього середовища постійна, та в ході хімічних реакцій та фізичних процесів енергія може переходити із однієї форми в іншу. Тобто, 1-й закон термодинаміки представляє собою закон збереження енергії. Кількість матерії і енергії, що переходить в організм точно відповідає кількості, яку організм повертає у навколишнє середовище.

2-й закон: всі самовільні процеси намагаються проходити в напрямку зростання ентропії системи та навколишнього середовища. Ентропія – це міра невпорядкованості системи, міра деструкції та розсіяності енергії.

У відповідності з другим законом термодинаміки всі самовільні процеси в організмі проходять в напрямку підвищення ентропії, тобто зменшення ступеня впорядкованості структур, які складають організм. Та організм людини, як і будь-який інший організм, характеризується високим ступенем впорядкованості структур.

Для підтримання структурної впорядкованості організм запозичує енергію з навколишнього середовища, тобто всередині організму створюється негентропія (проти ентропії), а навколо організму створюється ентропія. Кінцевим наслідком енергетичних перетворень, що відбуваються в організмі, у відповідності з другим законом термодинаміки, є теплота, що виділяється у навколишнє середовище.

Співвідношення між енергією, що надходить в організм і кількістю енергії, що виділяється організмом називається енергетичним балансом. Енергетичний баланс складається на основі визначення калорійності їжі і теплових витрат організму.

Методи визначення енерговитрат організму:

1. Пряма калориметрія. Дослідження проводять за допомогою спеціальних пристроїв – калориметрів, які не допускають втрати тепла в зовнішнє середовище. Прилад має подвійні стінки, між якими по системі трубок рухається рідина. Організм, який знаходиться в калориметрі, виділяє тепло, тому рідина в трубах нагрівається. Розрахунок енерговитрат проводять за формулою:

, де

Q – тепловтрати організму;

m – маса рідини в трубах;

с – питома теплоємність рідини;

t₁ – t₂ – різниця температури рідини за час дослідження.

Оцінка енерговитрат за виділенням тепла із організму можлива, тому що вся енергія, яка використовується організмом, перетворюється в тепло і виділяється з організму у вигляді тепла (якщо не виконується зовнішня механічна робота).Метод точний, але громіздкий і не дозволяє виміряти енергетичні витрати організму під час руху.

2. Непряма калориметрія. Енерговитрати організму розраховують за його газообміном (за використанням кисню та виділенням вуглекислого газу). Правильність такого підходу є доведеною, тому що енергія поживних речовин звільняється в організмі людини, головним чином, в ході процесів аеробного окисного фосфорилювання; саме на ці процеси іде поглинений організмом О₂, саме в ході цих процесів утворюється СО₂, який виділяється з організму).

Визначення енерговитрат організму методом непрямої калориметрії включає наступні етапи:

а) визначення поглинання О₂ та виділення СО₂ організмом за певний час. Частіше всього розрахунки проводять, виходячи із різниці складу атмосферного (вдихуваного) та видихуваного повітря (у %) та величини ХОД. Для цього необхідно зібрати видихуване повітря в замкнуту ємність і визначити його газовий склад; визначають також ХОД;

б) розрахунок дихального коефіцієнту (ДК):

, де

Vо₂ – об’єм О₂, що був поглинений організмом за певний час;

Vсо₂ – об’єм СО₂, що був виділений організмом за той самий час.

Дихальний коефіцієнт – це співвідношення між об’ємами СО₂, що видихується і об’ємом О₂, який використовується для окислення.

За величиною ДК можна опосередковано судити про речовини, які киснюються.

Величина ДК в звичайних умовах змінюється від 0, 7 до 1, 0 і залежить від виду поживних речовин, які окиснюються в організмі.

При окисненні вуглеводів ДК = 1, 0; білків – 0, 8; жирів – 0, 7, при змішаному окисненні поживних речовин ДК частіше всього коливається в межах від 0, 8 до 0, 85.

Калоричного коефіцієнту кисню (ККО₂). Це кількість енергії яка звільняється при затраті одного літра кисню.

г) розрахунок енерговитрат організму за певний час проводять, виходячи із:

- об’єму кисню, який організм використав за цей час (Vо₂);

- ККО₂.

Розрахунки проводять за формулою:

.

Енергетична цінність різних поживних речовин різна; в розрахунку на 1г речовини вона складає:

- жири = 9, 3 ккал (39кДж);

- білки = 4, 1 ккал (17кДж);

- вуглеводи = 4, 1 ккал (17кДж).

Тобто, енергетична цінність жирів більше ніж в 2 рази перевищує енергетичну цінність вуглеводів і білків.

На окиснення 1г жиру використовується О_­2 більше в 2 рази, ніж на окиснення 1г вуглеводів.

Основний обмін і умови його визначення, фактори, що впливають на його величину

Основний обмін (ОО) – це добові енерговитрати організму в умовах спокою.

При визначенні ОО треба дотримуватись таких стандартних умов:

1. зранку (тому, що є добові коливання рівня енерговитрат – він мінімальний вночі о 3-4 годині й максимальний ввечері о 17-18 годині);

2. в умовах фізичного та емоційного спокою (м’язова робота супроводжується збільшенням енерговитрат організму, так як на скорочення м’язів необхідно витрачати значну кількість енергії; в умовах емоційної напруги активується симпатичний відділ вегетативної нервової системи тому збільшується кількість катехоламінів та тироксину, які викликають збільшення енерговитрат організму);

3. лежачи (щоб не витрачалася зайва енергія на скорочення м’язів на підтримання антигравітаційної пози);

4. при температурі комфорту (при цьому підтримання сталості температури тіла не потребує напруження процесів тепловіддачі та теплопродукції, тобто на ці процеси не витрачається енергія) 20 – 22 градусів;

5. визначають ОО в стані бадьорості, але за умови, що енерговитрати організму мінімальні.

6. натще (через 10-12 годин після прийому їжі, щоб не проявлялася специфічно-динамічна дія їжі).

Специфічно-динамічна дія їжі – це збільшення енерговитрат, що пов’язане з прийомом їжі. Після прийому вуглеводної та жирної їжі, специфічно-динамічна дія їжі складає 10-15%, а білкової – 30%. вуглеводневої та жирної.

Енергія основного обміну витрачається так:

- 50% її перетворюється на первинне тепло й виділяється з організму,

-50% йде на синтез АТФ, яка витрачається на:

процеси біосинтезу – 23%;

скорочення м’язів (підтримання тонусу скелетних м’язів, скорочення міокарду та дихальних м’язів)роботу внутрішніх органів -15%;

роботу механізмів активного транспорту речовин – 12%.

Фактори, від яких залежить величина ОО:

1. Стать.

2. Маса тіла.

3. Зріст.

4. Вік.

5. Особливості процесів обміну речовин в організмі.

- у жінок ОО на 5 – 10 % нижча, ніж у чоловіків;

- у дітей ОО вищий, ніж у дорослих;

- у людей похилого віку ОО знижується на 15 – 20 %;

- ОО порушується при ендокринних хоробах:

а) при гіперфункції щитоподібної залози (базедова хвороба) ОО підвищується на 150%

б) при гіпофункції щитоподібної залози ОО знижується на 40%

в) на ОО впливає стан статевих залоз, гіпофіза, тощо.

Рівень ОО приблизно 1300 – 1700 ккал, є добовий ритм коливань.

 

Інтенсивність енергетичного обміну залежить від характеру діяльності людини. (церобочий обмін).

Сукупність основного і робочого обміну складають загальний обмін.

Загальний обмін - це рівень обміну в звичайних умовах, а не в стандартних, тобто додатково до основного обміну організм витрачає енергію на будь які функції (робочий обмін)

Найбільше енергії витрачається витрачається при м’язовій роботі. Населення по рівню загального обміну поділяється на 5 груп:

Для людей віком 18-29 років добові енерговитрати в різних групах складає:

 

Група	Добові енерговитрати
Чоловіки	Жінки
кДж	ккал	кДж	ккал
			-	-

 

1 група – переважає розумова праця;

2 група – зайняті легкою фізичною працею;

3 група – виконання фізичної роботи середньої важкості;

4 група – зайняті важкою фізичною працею;

5 група – зайняті дуже важкою фізичною роботою.

 

 

Знання ЗО необхідне для правильного визначення добової калорійності раціону (особливо, якщо великі групи людей перебувають в умовах організованого харчування – лікарні, школи-інтернати, армія).

 

Поняття про пойкілотермію і гомойотермію

Пойкілотермні – (холоднокровні) – це організми, які не мають механізмів, що підтримують постійну температуру тіла, тому їх температура залежить від зовнішнього середовища.

Гомойотермні (теплокровні) – це організми з постійною температурою тіла, у них добре сформовані механізми терморегуляції.

Організм людини належить до гомойотермних, він здатний підтримувати сталу температуру тіла незалежно від коливань температури навколишнього середовища.стала температура – це одна з констант гомеостазу.

Поняття гомойотермії стосується ядра тіла (внутрішні органи та головний мозок). Оболонка тіла людини (шкіра та підшкірна клітковина) є пойкілотермними – її температура залежить від температури навколишнього середовища і коливається від 28 до 33 – 34 градусів:

- Поверхневі шари більше залежать від зовнішнього середовища і є холоднішими ніж глибокі;

- кінцівки мають меншу температуру ніж тулуб (температура глибоких шарів стегна 35 градусів, литкових м’язів – 33 градуси, в центрі стопи – 27 – 28, а температура шкіри ще нижча).

Сталість температури тіла є досить досить відносною, тому що:

1. Мають місце добові коливання температури тіла, які досягають одного градуса (температура мінімальна вночі о 3-4 годині й максимальна ввечері о 17-18 годині);

2. В тілі людини має місце радіальний градієнт температури (температура знижується від ядра до периферії), який на периферії досягає 1°С.

При значній зміні температури виникають такі порушення в організмі:

- змінюється структура і функції білків; нуклеїнових кислот;

- змінюється фізико – хімічний стан ліпідів клітинної мембрани;

- змінюється швидкість ферментативних реакцій;

Ці зміни призводять до порушення функцій різних систем і органів, тому у гомойотермних організмів є межа верхньої (летальної) температури 43 – 45 градусів, нижнею межею є температура 26 градусів.

На практиці температуру тіла визначають:

- в пахвовій ямці 36, 6;

- у порожнині рота 36, 7 – 37 градусів (за щокою);

- у прямій кишці 37, 3 – 37, 6.

Ізотермія - (постійність температури) зберігається лише завдяки рівновазі між теплоутворенням і тепловіддачею всього організму. Це досягається завдяки терморегуляції, яка розділяється на хімічну і фізичну.

Хімічна терморегуляція

Це теплопродукція, відбувається за рахунок зміни рівня теплоутворення під дією зовнішнього середовища, у цьому процесі беруть участь тканини всіх органів. У стані спокою теплопродукція розподіляється так:

- м’язи виробляють 20% тепла;

- печінка – 20%

- головний мозок – 18%

- нирки – 7%

- серце – 11%

- шкіра – 5%.

В організмі утворюються наступні види тепла:

1. Первинне тепло – утворюється внаслідок окисних процесів в клітинах. Регуляторні механізми можуть змінювати утворення первинного тепла. В дорослих цей механізм посилення теплоутворення мобілізується рідко, лише за умови тривалої дії холодових факторів, коли виникає загроза зниження температури ядра тіла, тоді підсилюється обмін речовин, розпад білків, жирів, вуглеводів. Це нескоротливийтермогенез.

2. Вторинне тепло – воно утворюється при використанні енергії АТФ на виконання м’язової роботи. Цей механізм теплоутворення часто використовується регуляторними механізмами за необхідності збільшити теплоутворення. Виконавчим органом при цьому є скелетні м’язи – за рахунок збільшення скорочення збільшується утворення тепла в організмі. Це так званий скоротливий термогенез.

Види скоротливого термогенеза:

- терморегуляторний тонус – збільшення тонусу м’язів, яке починається з м’язів шиї та плечового поясу; виникає безумовно-рефлекторно, може збільшити теплоутворення на 50-100%;

- м’язове тремтіння, виникає безумовно-рефлекторно, може збільшити теплоутворення на 200-300%, під час тремтіння зовнішня робота не виконується, тому вся енергія скорочення м’язів перетворюється на тепло;

- довільні м’язові скорочення, цей вид скоротливого термогенезу виникає свідомо: людина цілеспрямовано робить рухи, які сприяють збільшенню теплоутворенню на 300-400%.

Посилення теплоутворення за рахунок мобілізації скоротливого та нескоротливого термогенезу називається хімічною терморегуляцією.

У межах 18 – 24 градусів термогенез перебуває у рівновазі з тепловитратами, цю температуру називають зоною комфорту.

При зниженні температури навколишнього середовища нижче цієї зони термогенез збільшується. Цей механізм може забезпечити підвищення енергетичного обміну в 3 – 5разів.

Якщо температура навколишнього середовища зменшується нижче межі хімічної терморегуляції, то розвивається гіпотермія і смерть від холоду.

 

Фізична терморегуляція

Це зміни віддачі тепла організмом для підтримання ізотермії. Є два потоки тепла в організмі:

- Внутрішній - від ядра до зовнішніх ділянок тіла. Внутрішній потік опосередковується кров’ю, яка забезпечує рівномірний розподіл теплоти в середині тіла.

- Зовнішній потік забезпечується теплопровідною конвекцією, радіацією, випаровуванням.

Виділення тепла з організму відбувається через шкіру, легені, з сечею і калом.

Шляхи виділення тепла:

1. Тепловипромінювання – виділення тепла за допомогою довгохвильового інфрачервоного випромінювання. Інтенсивність випромінювання (радіації) прямопропорційна температурі шкіри. 60% тепла віддається шляхом радіації.

2. Випаровування рідини з поверхні шкіри. На випаровування 1 г води з поверхні шкіри витрачаться 0, 58 ккал енергії. Віддача тепла шляхом випаровування змінюється регуляторними механізмами за рахунок зміни потовиділення. Діяльність потових залоз регулюється рефлекторно. В умовах максимального напруження потові залози людини можуть виділяти до 1, 5 л поту на годину та до 10 л на добу. Випаровування поту протікає інтенсивніше при низькій вологості повітря та утруднюється під час її підвищення.

3. Конвекція – віддача тепла з поверхні тіла при її контакті з більш холодним повітрям. При цьому повітря нагрівається, віддаляється від шкіри та замінюється більш холодним. Рушійною силою є різниця між температурою шкіри і повітря (значення одягу для зменшення доступу повітря до тіла).

4. Проведення тепла – відбувається під час контакту шкіри з щільними тілами, температура яких нижча за температуру шкіри. Віддача тепла тим більша, чим більша площа контакту й чим більший градієнт температур.

При кімнатній температурі організм оголеної людини 60% тепла віддає шляхом радіації, 12 – 15% - шляхом конвекції, 20% - випаровуванням і 3 – 5% - шляхом проведення тепла.

5.Сечовипускання та дефекація – організм втрачає до1%тепла.

6. Частина тепла віддається з поверхні альвеол – це нагріте видихуване повітря.

Терморецептори і центр терморегуляції

Підтримка сталості температури ядра необхідна для нормального протікання процесів обміну речовин в клітинах (активність ферментів залежить від температури). Організм людини краще переносить зниження температури – життєдіяльність зберігається до 26 °С. До підвищення температури організм людини менш стійкий – її підвищення до 43 °С протягом більш-менш тривалого часу зумовлює смерть внаслідок порушення процесів обміну речовин та функцій клітин.

Умовою підтримання ізотермії є баланс процесів теплоутворення та тепловіддачі.

Характеристика терморецепторів

Терморецептори поділяються за місцем розташування на периферичні та центральні.

Всі терморецептори мають спонтанну фонову активність і генерують ПД:

- холодові рецептори – при температурі 10-40 °С;

- теплові – 20-40 °С;

але максимальна активність спостерігається в такому інтервалі:

холодові – 20-34 °С;

теплові – 38-40 °С; І холодові і теплові рецептори спочатку дуже активно реагують на зміну температури, потім їх активність знижується – відбувається адаптація.

1) Периферійні терморецептори: локалізуються в шкірі(тільця Фатера – Пачіні, колби Краузе) та судинах підшкірної клітковини, причому холодові рецептори локалізуються більш поверхнево. В шкірі переважають холодові рецептори (у 8 разів більше). Від периферійних терморецепторів інформація про зміну температури передається в ЦНС, звідки здійснюється регуляція температури ядра.

2) Центральні терморецептори: розміщені в гіпоталамусі, перианальних складках,

судинах тіла, м’язах.

Вони контролюють температуру ядра, реагують на зміну температури крові навіть на 0, 01 градус, що протікає через мозок, передають в центр терморегуляції інформацію про зміну цієї температури, в результаті чого відбувається регуляція за відхиленням, яка ліквідує відхилення регульованого параметра від заданого рівня.

Серед центральних терморецепторів переважають теплові (6: 1).

Центр терморегуляції знаходиться в гіпоталамусі.

Перерізка мозку вище гіпоталямуса не супроводжується втратою терморегуляції, при перерізці нижче-робить тварину пойкілотермною.

 

Центр терморегуляції

Центр тепловіддачі (фізичної терморегуляції)

Центр теплопродукції (хімічної терморегуляції)

 

 

 

		Локалізується в передньому гіпоталамусі		Локалізується в задньому гіпоталамусі
		Регулюють процеси віддачі тепла організмом через зміну		Регулюють процеси утворення тепла організмом через зміну

 

Регуляція температури тіла при різній температурі навколишнього середовища

 

При кімнатній температурі організм оголеної людини 60% тепла віддає шляхом радіації, 12-15% - шляхом конвекції, 20% - шляхом випаровування та 3-5% – шляхом проведення. При необхідності пристосовуватися до змін температури оточуючого середовища, механізми регуляції змінюють процеси віддачі тепла (фізичну терморегуляцію), якщо цього недостатньо, вмикаються (змінюються) процеси вироблення тепла (хімічна терморегуляція).

 

Для віддачі тепла шляхом радіації, конвекції та проведення має буте градієнт температури шкіри та оточуючого середовища. Тому під час високої зовнішньої температури (37 °С та вище) віддача тепла цими шляхами стає неможливою. В таких умовах тепловіддача відбувається тільки шляхом випаровування з поверхні шкіри та дихальних шляхів.

Видаляється тепло з організма переважно з поверхні шкіри. Передача тепла в межах організму від місця утворення до місця виділення відбувається за посередництвом крові. Під час збільшення кровопостачання шкіри зростає її температура і теплопровідність.

При необхідності збільшити віддачу тепла (жарко) організмом, механізми регуляції збільшують:

1. Кровотік в шкірі, розширюються судини, тому відбувається підвищення температури шкіри і підсилення віддачі тепла шляхом:

- радіації (бо росте абсолютна температура шкіри);

- конвекції (бо росте градієнт температури шкіри та повітря);

- проведення (бо росте градієнт температури шкіри та твердих тіл, з якими контактує тіло).

2. Інтенсивність потовиділення, тому відбувається збільшення вологості шкіри і збільшення віддачі тепла шляхом випаровування.

Під час адаптації до високої навколишньої температури віддача тепла збільшується, завдяки розширенню судин шкіри та посилення потовиділення.

- механізми регуляції звужують судини шкіри;

- відбувається зниження її температури; зменшення потовиділення;

- зменшення вологості шкіри.

Під час адаптації до низької навколишньої температури послідовність така:

1. Безумовно-рефлекторно звужуються судини шкіри та зменшується потовиділення і зменшуються процесів віддачі тепла.

2. Активація процеси утворення тепла,

активується скоротливий термогенез:

- терморегуляторний тонус;

- м’язове тремтіння;

- довільні рухи.

Якщо вищеперерахованих механізмів недостатньо, то для підтримання ізотермії активується нескоротливий термогенез.

Значну роль в процесах адаптації до зміни зовнішньої температури відіграють реакції поведінки (цілеспрямованої дії), які полягають в:

- зміні характеру одягу - це вплив на теплоізоляцію організму та процеси віддачі тепла;

- зміни швидкості руху повітря в приміщені (вентилятори, протяги),